在工业在线镀层测厚领域,除了X射线荧光法(XRF),主流的在线测厚方法还包括磁感应/涡流法、电解法、白光干涉法、激光共聚焦法、超声法、红外光谱法等,不同方法基于不同物理原理,在适用基材、镀层类型、测量精度、在线适配性上各有差异,以下按原理分类,结合在线应用特点,梳理核心方法、原理、优势与适用场景:
一、磁感应法与涡流法(电磁感应类,很成熟的在线非破坏测厚方法)
这是工业在线镀层测厚中应用很广泛、成本很低的非接触/接触式方法,分为磁感应法和涡流法,二者原理相近但适用基材不同,常集成在同一台在线测厚设备中。
1.磁感应法
核心原理
基于磁通量变化:探头产生交变磁场,当靠近铁磁性基材(钢、铁、镍)表面的非磁性镀层(锌、锡、铬、铜、漆层、塑料层)时,磁场穿过镀层到达基材,镀层厚度会改变磁路磁阻,磁通量随之变化,通过检测磁通量/感应电动势的变化,换算出镀层厚度。
在线应用优势
响应速度极快(毫秒级),可实现高速在线连续测厚(适配卷材、带钢高速产线,线速度可达数百米/分钟);
非接触/轻接触式测量,不损伤镀层与基材,适配连续生产场景;
设备结构简单、成本低、稳定性强,维护便捷,适合大规模工业产线部署;
抗干扰能力强,不受油污、水汽、轻微粉尘影响,适配恶劣工业环境。
适用场景
铁磁性基材上的非磁性镀层/涂层在线测厚,如镀锌钢板、镀锡马口铁、镀铬钢带、钢结构防腐涂层、电泳漆层等,是钢铁、五金、汽车零部件产线的主流在线测厚方案。
2.涡流法
核心原理
基于电涡流效应:探头线圈通交变电流产生交变磁场,在导电基材(铜、铝、锌、不锈钢等非铁磁性金属)表面感应出电涡流,电涡流产生的反向磁场会反作用于探头线圈,改变线圈阻抗;镀层(导电/非导电)的厚度会影响涡流的渗透深度与强度,通过检测线圈阻抗变化,计算镀层厚度。
在线应用优势
与磁感应法类似,响应快、可高速在线连续测量,适配非铁磁性金属基材产线;
非接触测量,无磨损,适合精密金属件、卷材的在线无损检测;
可同时测导电镀层和非导电涂层(如铝型材阳极氧化膜、铜材镀镍层)。
适用场景
非铁磁性导电基材上的镀层/涂层在线测厚,如铝型材氧化膜、铜材镀银/镀金、不锈钢镀钛、铝合金电泳涂层等,广泛用于铝材、铜材、电子元器件产线。
两者核心差异
方法适用基材适用镀层核心特点
磁感应法铁磁性金属(钢、铁、镍)非磁性镀层/涂层成本很低、很稳定,适配钢铁产线
涡流法非铁磁性导电金属(铜、铝、不锈钢)导电/非导电镀层/涂层适配有色金属,精度略高于磁感应法
二、电解法(库仑法,破坏性高精度在线测厚)
属于接触式、微破坏性测厚方法,适合高精度在线抽检/定点测厚,而非连续全幅测量。
核心原理
基于法拉第电解定律:将探头的阳极与被测镀层接触,阴极与基材连通,在特定电解液中通电,使镀层金属发生电解溶解,记录溶解过程中的电量(电流×时间),通过电量与镀层金属的电化学当量,计算镀层的厚度与质量。
在线应用优势
测量精度很高(误差±0.1μm以内),是镀层测厚的基准方法,可校准其他非破坏方法;
可测单层、多层镀层,能分别测定各层厚度(如铜-镍-铬多层镀层),区分不同金属层;
不受基材磁性、导电性、镀层成分干扰,对复杂成分镀层(如合金镀层)也能精准测量。
适用场景
高精度在线定点测厚,如电子元器件镀金/镀银层、五金件多层装饰镀层、精密电镀件,多用于产线质量抽检、工艺校准,不适合连续高速全幅测量。
三、光学类测厚方法(白光干涉、激光共聚焦,高精度非接触在线测厚)
基于光学干涉、激光聚焦原理,属于高精度非接触式方法,适合薄镀层、精密镀层的在线测量,近年来在部分制造业应用快速增长。
1.白光干涉法
核心原理
利用白光低相干干涉:探头发出宽光谱白光,照射镀层表面,镀层上表面与镀层-基材界面的反射光发生干涉,通过分析干涉条纹的光程差,精准计算镀层的物理厚度,可实现纳米级精度测量。
在线应用优势
精度很高(纳米级~亚微米级),适合超薄镀层(如纳米镀层、超薄镀金/镀银层);
非接触、无损伤,可测透明/半透明镀层(如氧化膜、氮化膜、光学镀层);
可同时测多层薄膜厚度,区分多层镀层结构。
适用场景
部分电子、半导体、光学行业的在线精密测厚,如芯片镀金层、光学镜片镀膜、超薄金属镀层、陶瓷镀层等。
2.激光共聚焦法
核心原理
基于激光共聚焦成像:激光束聚焦于镀层表面,通过位移台/探头扫描,聚焦点依次穿过镀层上表面、镀层内部、镀层-基材界面,检测各界面的反射光信号,根据聚焦位移差计算镀层厚度,可实现三维厚度分布测量。
在线应用优势
可测非平面、异形件的镀层厚度(如螺纹、凹槽、曲面零件),突破平面测量限制;
精度高(亚微米级),可测薄镀层与多层镀层,抗表面油污、轻微纹理干扰;
在线可实现面扫描,输出镀层厚度分布云图,直观反映均匀性。
适用场景
精密五金、汽车零部件、异形电子件的在线镀层测厚,如螺纹件镀锌层、曲面手机外壳镀膜、精密模具镀层等。